燃气管道强制电流阴极保护

王保安

[摘 要]为了有效控制油气长输管道的腐蚀，本文论述了油气长输管道阴极保护方法，并详细分析了阴极保护中容易出现的故障，对故障产生的原因及如何查找故障位置进行分析，希望能为从事管道阴极保护工作提供一定的指导。

[关键词]油气长输管道 阴极保护 管道 腐蚀

中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0355-01

在外加电流阴极保护的技术中，可以使用外加直流电进行辅助阳极保护的效果，从而有效的迫使电流从土壤中形成金属保护的效果，将保护金属的结构电位从而负于周边环境电位，这种外加电流阴极保护的方式主要是用于保护大型或者土壤电阻率相对较高的金属结构，这样能具有更大的功能与效果。

1 阴极保护的简介和原理

1.1 阴极保护的简介

在长输管道阴极保护中，以外加电流阴极保护为主，特殊地段采用牺牲阳极辅助保护，两种保护主要区别一个是电解池反应，需要外加电源。一个是原电池反应，不需要外加电源，自己主动产生电流，在油气长输管道上，这两种保护需要经常配合使用，在管道建设时期，土壤电阻率小于20欧姆，半年内强制电流保护不能投用，可采用锌带阳极进行保护。

1.2 强制电流阴极保护的原理

向被保护的长输管道通入一定量的直流电，把被保护的金属管道相对于阳极装置变成一个大阴极，消除金属管道中的电位差，腐蚀电流降为零，使被保护的金属管道减缓或降低腐蚀，它是油气长输管道最常用的阴极保护方法。

如图一，也就是说市电通过恒电位仪变为直流电，流向辅助阳极，在从辅助阳极转入土壤中，而电流在土壤中流动，经过防腐层损坏的地方，流入被保护的金属管道中，就有外加电子流入管道金属表面，当外加电子与电解质溶液中的一些物质起作用受阻时，就会在金属表面聚集起来，导致阴极电位向负方向移动，产生阴极极化，这时，微阳极区释放电子的能力就会受阻，施加电流越大，管道金属表面聚集的电子越多，金属表面的电极电位就会越负，微阳极区释放电子的能力就会越来越弱，换句话说，就是腐蚀电池阳极和阳极电位差变小，微阳极电流越来越小，当管道金属表面阴极极化到一定值时，微阳极、微阴极等电位，腐蚀被迫停止，电流沿管道金属流向汇流点，经汇流点沿导线流向恒电位仪阴极，这样被保护的金属管道成为阴极，长输管道被保护，辅助阳极却遭受强烈腐蚀破坏。（图1）

2 油气长输管道阴极保护对策

2.1 管线两端设置阴极保护站

首先，对投产早，使用年限长，特别是漏电量较大的老石油沥青防腐层的管线，不超最高保护电位的情况下通过提高恒电位仪通电点电位的方式延长线路保护距离。同时对恒电位仪进行不断的调试，保证在管线中破损点处能够达到保护所需的电位，利用管道两端设置阴极保护站的方式，起到油气长输管道阴极保护的作用。同时还要注重前期对管道的防护，管道防腐层的破损，会给后期的维护带来较大费用损耗，同时也会影响到阴极保护系统的正常运行，因此，前期的保护措施也是必不可少的。

2.2 套管处加设牺牲阳极

油气长输管道穿越一些国道或者交汇处，一般采取套管进行穿越。套管处的腐蚀程度较为严重，因此应当提前采取应对措施。对油气长输管道采用套管保护的区域，因为套管所起到的屏蔽作用，使得阴极保护电流对套管内的腐蚀环境不起作用，成为阴极保护的薄弱环节。因此，需要采用在套管内加入牺牲阳极的方法，促使套管内形成防腐层。当套管内进水后牺牲阳极就通过防腐层的缺陷处提供保护电流，对管道起到有效的保护作用，避免管道遭到腐蚀的破坏，延长管道的使用寿命，达到阴极保护的效果。

2.3 配气站阴极保护

在油气长输管道的配气站，也需要采取有效措施进行阴极保护。为了防止雷击情况的出现以及未保护侧阴极干扰腐蚀，应当在配气站安装绝缘接头，同时设置锌接地电池。在绝缘法兰处设置接地電池，应使用平行的锌合金极棒构成，并用绝缘垫对其进行隔离，然后用电缆与绝缘法兰两侧相连接，避免雷击对油气长输管道的损坏以及电力故障带来的危险。

3 油气长输管道阴极保护常见的故障

3.1 造成管道漏电的原因

（1）监督管理力度还不够。监管部门的监督对质量的好坏也有着非常大的影响。但是有的监管部门中一些监管人员并没有相关的专业知识。这就导致他们难以发现建筑过程中图纸，材料或者是机器中出现的问题。影响质量。

（2）绝缘法兰失效或漏电，绝缘法兰质量欠佳，在使用一段时间后绝缘零件受损或变质，使法兰不再绝缘，从而使得两法兰盘侧不再具有绝缘性能，阴极保护电流也就不再有限制；或者是输送介质中有一些电解质杂质使绝缘法兰导通，不再具有绝缘性能。

（3）阴极保护与非保护地下金属构筑物相连漏电，是指保护管道与非保护管道交叉时，施工不当，两条管道间距不符合要求，一段时间内，回填土层变动，两条管道挤压在一起，防腐层破损，两条管道金属相连，形成漏电。

（4）管道与接地网的漏电，长输管道所经阀室与站场有许多电器设备，需要进行防雷接地，会出现防雷接地短路或接错线的情况，造成漏电。

3.2 漏电点的查找

（1）查找绝缘层破损点。通过采用有技巧的技术运用方式，确定管道在漏电以及短路等方面的情况，尤其是在脉冲信号传送的测点上，如果对于防腐层绝缘层有良好的保护，就会造成电流相对较弱的现象，仪表会没有显示，如果管道防腐层有一定的破损，电流就会从土壤中通过破损等漏入管道，形成周围电流的渗透性，也会在周围土壤产生相对明显的电位梯度，在探测人员手中仪器显示的情况下，会产生报警显示，在这样的情况下，就会产生中间防腐层的漏电信息，因此，采用这样的方法，能收到理想的控制效果。

（2）通过测定管道内电流大小进行测定。在没有分支的阴极保护中，管道内部的电流从远端流向通电点，在非保护管道接入的情况下就会有分支电路产生，就会造成保护电流变小，在此基础上，使用从测定管道内电流大小的方式，寻求精准的漏电点位置，形成依次选点的运用方式，然后通过电流的大小来确定漏电的电位。

（3）采用绝缘法兰漏电的测定方式。在此方法的运用中，由于绝缘法兰漏电就会导致阴极保护系统出现一定的故障，因此，可以通过绝缘法兰两侧管道进行测量的方式，对于管道两端的电位，非保护端上形成自然定位，保护端为保护电位。

（4）如何解决管道电器设备与接地网的漏电，可采用锌阳极接地，在电动头处安装锌阳极，使电动头通过锌阳极接地，在阀头与接地网之间安装接地电池，都能有效的减少漏电损失，不会对长输管线阴极保护造成大的影响。因此，只有更加完善的确保保护管道的电位，更好的发挥出阴极保护的整体功能，保证长输管道保护上起到更大的作用。

4 结论与认识

在现行使用的输气管道中，由于运输和施工等多种原因的影响，导致管道外防腐层出现破损或者针孔，使管道与外部腐蚀环境产生接触，造成破损处管体的腐蚀，对管道造成破坏。而管道阴极保护就是针对这个问题采取的保护措施，防止管道破损处被腐蚀。当前，在输气管道阴极保护中还存在一些问题，需要及时采取有效应对措施，保障输气管道的安全运行。

参考文献

[1] 邓卫东.油田设备阴极保护系统现场调试问题研究[J].石油天然气学报，2008年06期.

[2] 刘志恒.对阴极保护系统最有效运行方式的探索[J].科技风，2008年17期.